KR20120051791A - Method for controlling amount of gas for fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 연료전지 시스템의 반응가스 공급량 결정 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료전지 스택에 공급되는 반응가스 공급량 계산 방식을 개선하여, 연료전지 스택에 안정적인 반응가스 공급을 도모할 수 있도록 한 연료전지 시스템의 반응가스 공급량 결정 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for determining a reaction gas supply amount of a fuel cell system. More particularly, the present invention relates to a method for calculating a reaction gas supply amount supplied to a fuel cell stack, thereby enabling a stable reaction gas supply to a fuel cell stack. A method for determining a reaction gas supply amount of a battery system.
일반적으로, 연료전지(fuel cell)는 연속적으로 공급되는 반응가스(수소 및 공기중 산소)의 산화 및 환원 반응을 이용하여 화학적 에너지를 전기적 에너지로 변환시키면서 반응 생성물인 열과 전기 에너지를 생성하는 장치를 말한다.In general, a fuel cell is a device that generates heat and electrical energy as reaction products by converting chemical energy into electrical energy using oxidation and reduction reactions of continuously supplied reaction gases (hydrogen and oxygen in the air). Say.
이러한 연료전지를 구성하는 각 셀들을 수백개 이상 적층시킨 것을 연료전지 스택이라 하고, 이 연료전지 스택이 탑재된 차량을 연료전지 차량이라 한다.A stack of hundreds or more of the cells constituting such a fuel cell is called a fuel cell stack, and a vehicle on which the fuel cell stack is mounted is called a fuel cell vehicle.
따라서, 연료전지의 반응물에 해당하는 반응가스(reaction gas)가 스택의 공급 매니폴드를 통해 각 단위 셀로 공급되면, 스택의 애노드에서는 수소의 산화반응이 진행되어 수소이온(Proton)과 전자(Electron)가 발생하게 되고, 이때 생성된 수소이온과 전자는 각각 전해질막과 분리판을 통하여 캐소드로 이동하게 되어, 캐소드에서는 애노드로부터 이동한 수소이온과 전자, 공기중의 산소가 참여하는 전기화학반응을 통하여 물을 생성하며, 이러한 전자의 흐름으로부터 최종 생성된 전기에너지는 엔드플레이트의 집전판을 통하여 전기에너지를 필요로 하는 부하로 공급된다.Therefore, when a reaction gas corresponding to the reactant of the fuel cell is supplied to each unit cell through the supply manifold of the stack, the oxidation reaction of hydrogen proceeds at the anode of the stack so that hydrogen ions (Proton) and electrons (Electron) In this case, the generated hydrogen ions and electrons are moved to the cathode through the electrolyte membrane and the separator, respectively, in the cathode through the electrochemical reaction in which hydrogen ions, electrons, and oxygen in the air are moved from the anode. Water is generated, and the final generated electrical energy from the flow of electrons is supplied to the load requiring electrical energy through the current collector plate of the end plate.
이때, 상기 스택으로 반응가스가 공급될 때, 반응가스 유량 제어가 이루어지는 바, 그 이유는 각 단위 셀로 공급되는 반응가스 유량의 불균일 현상을 방지하고, 스택의 각 셀간의 전류 생성 분포가 고르게 이루어지도록 함에 있다.At this time, when the reaction gas is supplied to the stack, the reaction gas flow rate control is performed, because the reason is to prevent the non-uniformity of the reaction gas flow rate supplied to each unit cell, and to evenly distribute the current generation between each cell of the stack It's in the ship.
여기서, 종래의 반응가스 공급량 결정 방법을 첨부한 도 4를 참조로 설명하면 다음과 같다.Here, it will be described with reference to Figure 4 attached to the conventional reaction gas supply amount determination method as follows.
먼저, 반응가스 공급량 결정을 위한 시스템 구성을 살펴보면, 연료전지 스택(10)의 입구측에는 반응가스 공급수단(12)이 연결되고, 스택의 출력측(예를 들어, 집전판)에는 전기를 요구하는 부하(14)가 연결되는 동시에 전기를 저장하는 축전수단 즉, 전기저장수단(16)이 충방전 가능하게 연결된다.First, looking at the system configuration for determining the reaction gas supply amount, the reaction gas supply means 12 is connected to the inlet side of the
또한, 반응가스 공급수단(12)에는 반응가스의 공급량을 조절하는 반응가스 공급량 조절수단(18)과, 이 반응가스 공급량 조절수단(18)을 제어하기 위한 가스 공급 제어수단(20)이 차례로 연결된다.In addition, the reaction gas supply means 12 is connected to the reaction gas supply amount adjusting means 18 for adjusting the supply amount of the reaction gas, and the gas supply control means 20 for controlling the reaction gas supply amount adjusting means 18 in this order. do.
또한, 반응가스 공급량 결정을 위한 시스템은 연료전지 스택(10)에 의하여 생성된 전기 에너지인 실제 출력전류값을 검출하고, 이 검출된 실제 출력전류값 데이타를 가스 공급 제어수단(20)에 전송하는 전기에너지 실제량 측정수단(22)과, 부하에서 요구되는 전기에너지 즉, 사용자의 출력 요구량에 따른 목표전류값을 측정하고, 측정된 목표전류값 데이타를 가스 공급 제어수단(20)에 전송하는 전기에너지 목표량 측정수단(24)을 포함한다.In addition, the system for determining the reaction gas supply amount detects an actual output current value, which is electric energy generated by the
따라서, 상기 전기에너지 목표량 측정수단(24)에서 액셀 페달 등으로부터 얻어지는 사용자의 출력 요구량, 즉 부하에서 요구되는 전기에너지를 기반으로 사용자의 출력 요구량에 따른 목표전류값을 측정하고, 측정된 목표전류값 데이타를 가스 공급 제어수단(20)에 전송하게 된다.Accordingly, the target current value according to the output demand of the user is measured based on the output demand of the user obtained from the accelerator pedal or the like, that is, the electrical energy required by the load, in the electrical energy target amount measuring means 24, and the measured target current value. The data is transmitted to the gas supply control means 20.
이와 동시에, 상기 전기에너지 실제량 측정수단(22)에서 연료전지 스택(10)에서 생성된 실제 전기에너지 즉, 실제 출력전류값을 검출하여, 이 검출된 출력전류값 데이타를 가스 공급 제어수단(20)에 전송하게 된다.At the same time, the electric energy actual amount measuring means 22 detects the actual electric energy generated in the
이어서, 상기 가스 공급 제어수단(20)에서 전기에너지 목표량 측정수단(24)으로부터 전송된 목표전류값 데이타와, 전기에너지 실제량 측정수단(22)으로부터 전송된 실제 출력전류값 데이타를 비교하여, 보다 큰 값을 기반으로 가스 공급량을 결정하는 연산을 한다.Subsequently, the target current value data transmitted from the electric energy target amount measuring means 24 and the actual output current value data transmitted from the electric energy actual amount measuring
연이어, 상기 가스 공급 제어수단(20)에서 결정된 가스 공급량을 스택으로 공급하기 위하여 반응가스 공급량 조절수단(18)을 제어하면, 결정된 가스 공급량이 반응가스 공급수단(12)으로부터 연료전지 스택(10)의 입구측으로 공급된다.Subsequently, when the reaction gas supply amount adjusting means 18 is controlled to supply the gas supply amount determined by the gas supply control means 20 to the stack, the determined gas supply amount is changed from the reaction gas supply means 12 to the
그러나, 상기한 종래의 반응가스 공급량 결정 방법은 연료전지 스택에서 생성된 실제 출력전류값을 검출하는 별도의 전류센서 등을 필요로 하는 단점이 있고, 부하에서 소모되는 전력량이 아닌 부하에서 요구되는 목표출력값을 기반으로 반응가스 공급량이 결정되는 등 그 산정 방식이 복잡한 단점이 있다.
However, the conventional method for determining a reaction gas supply amount has a disadvantage in that a separate current sensor for detecting an actual output current value generated in a fuel cell stack is required, and a target required by a load rather than an amount of power consumed by the load. The calculation method has a disadvantage in that the amount of reaction gas is determined based on the output value.
본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 연료전지 스택에서 생성되는 실제 출력전류값을 별도의 전류센서로 측정하지 않고, 연료전지 스택과 병렬로 연결된 전기 저장수단의 충방전 상태를 이용하여 스택에서 실제 출력되는 출력전류값을 추정하고, 이 추정된 출력전류값과 더불어 사용자의 출력 요구량에 따른 목표전류값을 기반으로 반응가스 공급량을 결정할 수 있도록 한 연료전지 시스템의 반응가스 공급량 결정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above, and does not measure the actual output current value generated in the fuel cell stack with a separate current sensor, and measures the charge / discharge state of the electrical storage means connected in parallel with the fuel cell stack. Determining the output current value output from the stack, and determining the reaction gas supply amount based on the estimated output current value and the reaction gas supply amount based on the target current value according to the user's output demand The purpose is to provide a method.
본 발명의 다른 목적은 연료전지 스택과 병렬로 연결된 전기 저장수단의 충방전 상태를 검출하여 얻어진 검출전류값과, 부하에서 실제 소모되는 소모전류값을 이용하여 연료전지 스택에서 출력되는 출력전류값을 산정하고, 산정된 출력전류값과 더불어 사용자의 출력 요구량에 따른 목표전류값을 기반으로 반응가스 공급량을 결정할 수 있도록 한 연료전지 시스템의 반응가스 공급량 결정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
Another object of the present invention is to determine the output current value output from the fuel cell stack using the detected current value obtained by detecting the charge / discharge state of the electrical storage means connected in parallel with the fuel cell stack, and the consumed current value actually consumed by the load. It is an object of the present invention to provide a method of determining a reaction gas supply amount of a fuel cell system, which allows the reaction gas supply amount to be determined based on a calculated current value and a target current value according to a user's output demand.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 연료전지 스택과 병렬로 연결된 전기저장수단의 충방전 상태를 검출하여 스택에서 출력되는 출력전류값을 추정하는 단계와; 사용자의 출력 요구량에 따른 목표전류값을 측정하는 단계와; 추정된 출력전류값과, 목표전류값을 비교하여 반응가스 공급량을 결정하는 단계와; 결정된 반응가스 공급량을 연료전지 스택에 공급하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 반응가스 공급량 결정 방법을 제공한다.The present invention for achieving the above object comprises the steps of estimating the output current value output from the stack by detecting the charge and discharge state of the electrical storage means connected in parallel with the fuel cell stack; Measuring a target current value according to an output demand amount of a user; Comparing the estimated output current value with a target current value to determine a reaction gas supply amount; Supplying the determined reaction gas supply amount to the fuel cell stack; It provides a reaction gas supply amount determination method of a fuel cell system comprising a.
본 발명의 바람직한 일 구현예로서, 상기 스택에서 출력되는 출력전류값을 추정하는 단계는: 전기저장수단의 현재 충방전 전압을 측정하는 과정과, 측정된 전압치를 연료전지 전압-전류 맵에 대비하여, 연료전지 스택에서 출력되는 출력전류값을 추정하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment of the present invention, estimating an output current value output from the stack includes: measuring a current charge / discharge voltage of an electrical storage means and comparing the measured voltage value with a fuel cell voltage-current map; And estimating an output current value output from the fuel cell stack.
본 발명의 바람직한 다른 구현예로서, 상기 스택에서 출력되는 출력전류값을 추정하는 단계는: 전기저장수단의 현재 충방전 전압을 측정하는 과정과, 전기저장수단의 측정 전압을 보정한 후, I-V 커브 데이타에 대입하여 연료전지의 출력전류값을 추정하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In another preferred embodiment of the present invention, estimating the output current value output from the stack includes: measuring a current charge / discharge voltage of the electrical storage means, correcting the measured voltage of the electrical storage means, and then IV curve. And estimating the output current value of the fuel cell by substituting the data.
본 발명의 바람직한 또 다른 구현예로서, 상기 스택에서 출력되는 출력전류값을 추정하는 단계는: 모터출력을 위한 인버터의 전류값에서 전기저장수단의 충방전 전류값 및 보기류에서 소모되는 전류값을 차례로 차감하는 과정을 통해 이루어지고, 보기류의 소모 전류값은 맵을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 한다.
In another preferred embodiment of the present invention, estimating the output current value output from the stack includes: calculating the current value consumed in the charging / discharging current value of the electrical storage means and the accessory from the current value of the inverter for motor output. Subtracted in sequence, the current consumption value of the accessory is characterized in that it is calculated using a map.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.Through the above-mentioned means for solving the problems, the present invention provides the following effects.
본 발명에 따르면, 연료전지 스택에서 생성되는 실제 출력전류값을 별도의 전류센서를 이용하여 측정하지 않고, 연료전지 스택과 병렬로 연결된 전기 저장수단의 충방전 상태를 이용하여 스택에서 실제 출력되는 출력전류값을 추정하거나, 또는 전기 저장수단의 충방전 상태를 검출하여 얻어진 검출전류값과, 부하에서 실제 소모되는 소모전류값을 이용하여 연료전지 스택에서 출력되는 출력전류값을 산정하여, 스택으로 공급되는 반응가스 공급량을 용이하게 결정할 수 있다.
According to the present invention, the actual output current value generated in the fuel cell stack is not measured using a separate current sensor, but is actually output from the stack using the charge / discharge state of the electrical storage means connected in parallel with the fuel cell stack. The output current value output from the fuel cell stack is supplied to the stack by estimating the current value or by using the detected current value obtained by detecting the charge / discharge state of the electric storage means and the consumed current value actually consumed by the load. The amount of reaction gas supplied can be easily determined.
도 1은 본 발명에 따른 연료전지 시스템의 반응가스 공급량 결정 방법을 위한 시스템 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 연료전지 시스템의 반응가스 공급량 결정 방법을 위하여 연료전지 스택의 출력전류값을 추정하는 일례를 설명하는 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 연료전지 시스템의 반응가스 공급량 결정 방법을 위하여 연료전지 스택의 출력전류값을 추정하는 다른 예를 설명하는 개략도,
도 4는 종래의 반응가스 공급량 결정 방법을 위한 시스템 구성도.1 is a system configuration diagram for a method for determining a reaction gas supply amount of a fuel cell system according to the present invention;
2 is a schematic view illustrating an example of estimating an output current value of a fuel cell stack for a method of determining a reaction gas supply amount of a fuel cell system according to the present invention;
3 is a schematic view illustrating another example of estimating an output current value of a fuel cell stack for a method of determining a reaction gas supply amount of a fuel cell system according to the present invention;
Figure 4 is a system configuration for a conventional reaction gas supply amount determination method.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 연료전지 시스템의 반응가스 공급량 결정 방법을 위한 시스템 구성에는 연료전지 스택(10)의 입구측에 연결되는 반응가스 공급수단(12)과, 스택의 출력측(예를 들어, 집전판)에 연결되어 전기에너지를 소모하는 부하(14) 및 스택에서 생성된 전기의 일부를 충전 또는 방장하는 축전수단 즉, 전기저장수단(16) 등이 기본적으로 포함된다.The system configuration for the reaction gas supply amount determination method of the fuel cell system according to the present invention includes a reaction gas supply means 12 connected to the inlet side of the
또한, 상기 반응가스 공급수단(12)에는 반응가스의 공급량을 조절하는 반응가스 공급량 조절수단(18)과, 이 반응가스 공급량 조절수단(18)을 제어하기 위한 가스 공급 제어수단(20)이 차례로 연결된다.In addition, the reaction gas supply means 12, the reaction gas supply amount adjusting means 18 for adjusting the supply amount of the reaction gas, and the gas supply control means 20 for controlling the reaction gas supply amount adjusting means 18 in turn Connected.
특히, 본 발명에 따른 반응가스 공급량 결정을 위한 시스템은 연료전지 스택(10)으로부터의 실제 출력전류값 데이타를 가스 공급 제어수단(20)에 전송하는 전기에너지 실제량 측정수단(22)을 포함하는 바, 이 전기에너지 실제량 측정수단(22)은 전기저장수단(16)과 병렬로 연결되어 전기저장수단(16)의 충방전 상태를 검출하는 역할을 하고, 동시에 부하(14)에서 실제로 소모되는 소모전류값을 측정하는 역할도 한다.In particular, the system for determining the reaction gas supply amount according to the present invention includes an actual amount of electric energy measurement means 22 for transmitting the actual output current value data from the
또한, 본 발명에 따른 반응가스 공급량 결정을 위한 시스템은 부하(14)에서 요구되는 전기에너지 즉, 사용자의 출력 요구량에 따른 목표전류값을 측정하고, 측정된 목표전류값 데이타를 가스 공급 제어수단(20)에 전송하는 전기에너지 목표량 측정수단(24)을 포함한다.In addition, the system for determining the reaction gas supply amount according to the present invention measures the target current value according to the electric energy required by the
여기서, 상기와 같이 구축된 반응가스 공급량 결정 시스템을 기반으로 이루어지는 반응가스 공급량 결정 방법의 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.Here, an embodiment of the reaction gas supply amount determination method based on the reaction gas supply amount determination system constructed as described above is as follows.
먼저, 전기에너지 실제량 측정수단(22)에서 연료전지 스택(10)과 병렬로 연결된 전기저장수단(16)의 충방전 상태를 이용하여 스택에서 실제 출력되는 출력전류값을 추정한다.First, the output current value actually output from the stack is estimated using the charge / discharge state of the electrical storage means 16 connected in parallel with the
이때, 스택에서 실제 출력되는 출력전류값을 추정하는 방법은 도 2에서 보듯이, 연료전지 스택에 병렬로 연결된 전기저장수단(16)의 충방전 상태(SOC, 전압, 전류)를 이용하여 스택에서 실제로 사용되고 있는 전류값을 계산하게 되며, 이 계산값을 연료전지 스택에서 출력되는 출력전류값으로 추정하여 사용한다.At this time, the method of estimating the output current value actually output from the stack, as shown in Figure 2, in the stack using the charge and discharge state (SOC, voltage, current) of the electrical storage means 16 connected in parallel to the fuel cell stack The current value actually used is calculated, and the calculated value is estimated and used as the output current value output from the fuel cell stack.
즉, 전기저장수단(16)의 현재 충방전 전압을 측정하고, 측정된 전압치를 미리 전기에너지 실제량 측정수단(22)에 저장시킨 연료전지 전압-전류 맵에 대비하여, 연료전지 스택에서 출력되는 출력전류값으로 추정한 후, 추정된 출력전류값 데이타를 가스공급 제어수단(20)에 전송한다.That is, the current charge and discharge voltage of the electric storage means 16 is measured, and the measured voltage value is output from the fuel cell stack in preparation for the fuel cell voltage-current map previously stored in the electric energy actual amount measuring means 22. After estimating the output current value, the estimated output current value data is transmitted to the gas supply control means 20.
또는, 상기 전기저장수단(16)의 충방전 전압값을 측정하면, 약간의 차이가 있으나 연료전지 스택과 거의 비슷한 전압을 가지므로, 전기저장수단(16)의 전압을 약간의 보정을 거쳐 연료전지 스택의 전압이라 가정한 뒤, 미리 전기에너지 실제량 측정수단(22)에 저장시킨 I-V 커브 데이타에 대입하여 연료전지의 출력전류값을 계산하여 추정할 수 있고, 추정된 출력전류값 데이타를 가스공급 제어수단(20)에 전송한다.Alternatively, when the charge / discharge voltage value of the electric storage means 16 is measured, the fuel cell may have a slight difference, but may have a voltage almost similar to that of the fuel cell stack, and thus, through the slight correction of the voltage of the electric storage means 16. Assuming the voltage of the stack, the output current value of the fuel cell can be calculated and estimated by substituting the IV curve data stored in the actual amount of electric energy measurement means 22, and the estimated output current value data is supplied to the gas. It transmits to the control means 20.
이와 동시에 상기 전기에너지 목표량 측정수단(24)에서 액셀 페달 등으로부터 얻어지는 사용자의 출력 요구량, 즉 부하에서 요구되는 전기에너지를 기반으로 사용자의 출력 요구량에 따른 목표전류값을 측정하고, 측정된 목표전류값 데이타를 가스 공급 제어수단(20)에 전송한다.At the same time, the electric energy target amount measuring means 24 measures a target current value according to the user's output demand based on the user's output demand obtained from the accelerator pedal or the like, that is, the electric energy required by the load, and the measured target current value. The data is transmitted to the gas supply control means 20.
이어서, 상기 가스 공급 제어수단(20)에서 전기에너지 목표량 측정수단(24)으로부터 전송된 목표전류값 데이타와, 전기에너지 실제량 측정수단(22)으로부터 전송된 출력전류값 즉, 추정된 연료전지 스택의 출력전류값 데이타를 비교하여, 보다 큰 값을 기반으로 가스 공급량을 결정하는 연산을 한다.Subsequently, the target current value data transmitted from the electric energy target amount measurement means 24 and the output current value transmitted from the actual amount of electric energy measurement means 22, that is, the estimated fuel cell stack in the gas supply control means 20. Comparing the output current data of, calculates the gas supply amount based on the larger value.
연이어, 상기 가스 공급 제어수단(20)에서 결정된 가스 공급량을 스택으로 공급하기 위하여 반응가스 공급량 조절수단(18)을 제어하면, 결정된 가스 공급량이 반응가스 공급수단(12)으로부터 연료전지 스택(10)의 입구측으로 공급된다.Subsequently, when the reaction gas supply amount adjusting means 18 is controlled to supply the gas supply amount determined by the gas supply control means 20 to the stack, the determined gas supply amount is changed from the reaction gas supply means 12 to the
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면 연료전지 스택의 출력전류를 별도의 전류센서를 이용하여 직접 측정할 필요없이, 전기저장수단의 전압을 기반으로 연료전지 스택의 출력전류값을 추정하여, 스택에 대한 반응가스 공급량을 용이하게 결정할 수 있다.As such, according to an embodiment of the present invention, the output current of the fuel cell stack is estimated based on the voltage of the electrical storage means, without directly measuring the output current of the fuel cell stack using a separate current sensor. The amount of reactant gas supplied to the stack can be readily determined.
여기서, 상기와 같이 구축된 반응가스 공급량 결정 시스템을 기반으로 이루어지는 반응가스 공급량 결정 방법의 다른 실시예를 설명하면 다음과 같다.Here, another embodiment of the reaction gas supply amount determination method based on the reaction gas supply amount determination system constructed as described above is as follows.
본 발명의 다른 실시예에 따른 반응가스 공급량 결정 방법은 모터나 각종 보기류 등의 영향으로 전기저장수단의 충방전 상태값이 연료전지 스택의 실제 출력전류값과 다를 수 있는 점을 감안하여, 연료전지 스택의 출력전류값을 추정하는 점에 특징이 있다.In the method of determining a reaction gas supply amount according to another embodiment of the present invention, the charge / discharge state value of the electrical storage means may be different from the actual output current value of the fuel cell stack due to the influence of a motor or various accessories. It is characterized in that the output current value of the battery stack is estimated.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반응가스 공급량 결정 방법은 전기저장수단의 충방전량과 부하의 전력 소모량을 동시에 이용하여 연료전지 스택의 실제 출력전류값을 추정 계산하는 점에 특징이 있다.In addition, the reaction gas supply amount determining method according to another embodiment of the present invention is characterized by estimating the actual output current value of the fuel cell stack by using the charge and discharge amount of the electrical storage means and the power consumption of the load at the same time.
먼저, 전기에너지 실제량 측정수단(22)에서 연료전지 스택(10)과 병렬로 연결된 전기저장수단(16)의 충방전 전류값을 측정한다.First, the charge and discharge current value of the electrical storage means 16 connected in parallel with the
이와 동시에, 전기에너지 실제량 측정수단(22)에서 전기저장수단(16)의 충방전 전류값을 비롯하여, 연료전지 차량의 주행을 위한 모터에 전류를 공급 제어하는 인버터의 전류값과, 각종 보기류(예를 들어, 스택에 공기를 공급하기 위한 에어블로워 등)에서 소모되는 전류값을 기반으로 연료전지 스택의 현재 출력전류값을 추정한 후, 추정된 출력전류값 데이타를 가스공급 제어수단(20)에 전송한다.At the same time, the current value of the inverter for supplying and controlling the current to the motor for driving the fuel cell vehicle, as well as the charging and discharging current value of the electric storage means 16 in the actual amount of electric energy measuring means 22, and various types of accessories. After estimating the current output current value of the fuel cell stack based on the current value consumed by the air blower (for example, an air blower for supplying air to the stack), the estimated output current value data is supplied to the gas supply control means 20. To be sent).
이때, 전기에너지 실제량 측정수단(22)에서 연료전지 스택의 현재 출력전류값을 추정하는 방식은 아래의 수학식 1을 기반으로 이루어진다.At this time, the method of estimating the current output current value of the fuel cell stack in the electric energy actual amount measuring means 22 is made based on Equation 1 below.
수학식 1에서, IFC_actural : 연료전지 스택의 추정 출력전압값, Iinverter : 인버터 소모전류값, IElectric Storage Means : 전기저장수단의 충방전 전류값, IBop : 보기류 소모전류값을 각각 나타낸다.In Equation 1, I FC_actural : estimated output voltage value of fuel cell stack, I inverter : inverter consumption current value, I Electric Storage Means : charge and discharge current value of electric storage means, I Bop : current consumption current value .
위의 수학식 1에서 보듯이, 모터출력을 위한 인버터의 전류값에서 전기저장수단의 충방전 전류값 및 각종 보기류에서 소모되는 전류값을 차감하여, 연료전지스택의 현재 출력전류값을 추정 계산할 수 있으며, 단 보기류의 소모전류는 맵을 이용하여 계산한다(예를 들어, 에어블로워의 경우 RPM에 대한 전류값 계산용 맵 을 사용함).As shown in Equation 1 above, the current value of the current output current of the fuel cell stack can be estimated by subtracting the current value of the charge / discharge current of the electric storage means and the current value consumed in various accessories from the current value of the inverter for motor output. However, the current consumption of the accessory is calculated using a map (for example, in the case of an air blower, a map for calculating the current value for RPM).
참고로, 보기류의 소모전류값을 맵을 사용하여 계산하므로 다소 정확도가 떨어질 수 있으나, 보기류의 소모전류는 연료전지의 출력전류 또는 인버터의 전류에 비해 아주 작은 값이므로 큰 문제가 되지 않는다.For reference, since the current consumption value of the accessory is calculated using a map, the accuracy may be somewhat lower. However, the current consumption of the accessory is very small compared to the output current of the fuel cell or the current of the inverter.
한편, 상기 전기에너지 목표량 측정수단(24)에서 액셀 페달 등으로부터 얻어지는 사용자의 출력 요구량, 즉 부하에서 요구되는 전기에너지를 기반으로 사용자의 출력 요구량에 따른 목표전류값을 측정하고, 측정된 목표전류값 데이타를 가스 공급 제어수단(20)에 전송한다.On the other hand, the electric energy target amount measuring means 24 measures the target current value according to the output demand of the user based on the output demand of the user obtained from the accelerator pedal or the like, i.e., the electrical energy required by the load, and the measured target current value The data is transmitted to the gas supply control means 20.
이어서, 상기 가스 공급 제어수단(20)에서 전기에너지 목표량 측정수단(24)으로부터 전송된 목표전류값 데이타와, 전기에너지 실제량 측정수단(22)으로부터 전송된 출력전류값 즉, 추정된 연료전지 스택(10)의 출력전류값 데이타를 비교하여, 보다 큰 값을 기반으로 가스 공급량을 결정하는 연산을 한다.Subsequently, the target current value data transmitted from the electric energy target amount measurement means 24 and the output current value transmitted from the actual amount of electric energy measurement means 22, that is, the estimated fuel cell stack in the gas supply control means 20. Comparing the output current value data of (10), and calculates the gas supply amount based on the larger value.
연이어, 상기 가스 공급 제어수단(20)에서 결정된 가스 공급량을 스택으로 공급하기 위하여 반응가스 공급량 조절수단(18)을 제어하면, 결정된 가스 공급량이 반응가스 공급수단(12)으로부터 연료전지 스택(10)의 입구측으로 공급된다.Subsequently, when the reaction gas supply amount adjusting means 18 is controlled to supply the gas supply amount determined by the gas supply control means 20 to the stack, the determined gas supply amount is changed from the reaction gas supply means 12 to the
이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 연료전지 스택의 출력전류를 별도의 전류센서를 이용하여 직접 측정할 필요없이, 전기저장수단의 전류값을 비롯하여, 인버터의 전류값 및 각종 보기류에서 소모되는 전류값을 기반으로 연료전지 스택의 현재 출력전류값을 추정하여, 스택에 대한 반응가스 공급량을 용이하게 결정할 수 있다.
As described above, according to another embodiment of the present invention, the output current of the fuel cell stack is not directly measured by using a separate current sensor, but is consumed by the current value of the electric storage means, the current value of the inverter and various accessories. The amount of reaction gas supplied to the stack can be easily determined by estimating the current output current value of the fuel cell stack based on the current value.
10 : 연료전지 스택
12 : 반응가스 공급수단
14 : 부하
16 : 전기저장수단
18 : 반응가스 공급량 조절수단
20 : 가스 공급 제어수단
22 : 전기에너지 실제량 측정수단
24 : 전기에너지 목표량 측정수단10: fuel cell stack
12: reaction gas supply means
14: load
16: electric storage means
18: reaction gas supply amount adjusting means
20: gas supply control means
22: means for measuring the actual amount of electrical energy
24: measuring means of electric energy target amount
Claims (5)
사용자의 출력 요구량에 따른 목표전류값을 측정하는 단계와;
추정된 출력전류값과, 목표전류값을 비교하여 반응가스 공급량을 결정하는 단계와;
결정된 반응가스 공급량을 연료전지 스택에 공급하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 반응가스 공급량 결정 방법.
Estimating an output current value output from the stack by detecting a charge / discharge state of the electrical storage means connected in parallel with the fuel cell stack;
Measuring a target current value according to an output demand amount of a user;
Comparing the estimated output current value with a target current value to determine a reaction gas supply amount;
Supplying the determined reaction gas supply amount to the fuel cell stack;
Reaction gas supply amount determination method of a fuel cell system comprising a.
상기 스택에서 출력되는 출력전류값을 추정하는 단계는:
전기저장수단의 현재 충방전 전압을 측정하는 과정과,
측정된 전압치를 연료전지 전압-전류 맵에 대비하여, 연료전지 스택에서 출력되는 출력전류값을 추정하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 반응가스 공급량 결정 방법.
The method according to claim 1,
Estimating the output current value output from the stack is:
Measuring the current charge / discharge voltage of the electrical storage means;
And estimating an output current value outputted from the fuel cell stack by comparing the measured voltage value with the fuel cell voltage-current map.
상기 스택에서 출력되는 출력전류값을 추정하는 단계는:
전기저장수단의 현재 충방전 전압을 측정하는 과정과,
전기저장수단의 측정 전압을 보정한 후, I-V 커브 데이타에 대입하여 연료전지의 출력전류값을 추정하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 반응가스 공급량 결정 방법.
The method according to claim 1,
Estimating the output current value output from the stack is:
Measuring the current charge / discharge voltage of the electrical storage means;
And a step of estimating the output current of the fuel cell by substituting the IV curve data after correcting the measured voltage of the electrical storage means.
상기 스택에서 출력되는 출력전류값을 추정하는 단계는:
모터출력을 위한 인버터의 전류값에서 전기저장수단의 충방전 전류값 및 보기류에서 소모되는 전류값을 차례로 차감하는 과정을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 반응가스 공급량 결정 방법.
The method according to claim 1,
Estimating the output current value output from the stack is:
A method of determining a reaction gas supply amount of a fuel cell system, comprising: subtracting a current value of a charge / discharge current of an electric storage means and a current value consumed in an accessory from a current value of an inverter for a motor output.
상기 보기류의 소모 전류값은 맵을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 연료전지 시스템의 반응가스 공급량 결정 방법.The method of claim 4,
Reactive gas supply amount determination method of the fuel cell system, characterized in that the consumption current value of the accessory is calculated using a map.
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